[发明专利]一种使双极板表面边缘绝缘的方法及其应用

说明书

本发明属于液流电池领域，公开了一种使双极板表面边缘绝缘的方法及其应用。包括将碳塑复合双极板的表面非电极区打磨粗糙，将含氟高分子单体与交联剂的混合物在预聚合后涂覆在打磨区表面，采用γ射线辐照聚合的方式使其发生交联反应，形成薄膜，起到绝缘和耐腐蚀的作用。该方法制得的双极板可以在电堆流道处直接与电解液接触，有效防止在流道处漏电电流作用下电解液析出颗粒，长期累积而堵塞流道问题的发生。另外，由于含氟绝缘膜较薄，可以进一步缩减电极的厚度，减小电池极化内阻和提高电池性能；该方法简便易控，生产速度快、效率高，可实现大规模生产。

技术领域

本发明属于液流电池领域，本发明涉及一种使双极板表面边缘绝缘的方法及其应用。

背景技术

双极板作为全钒液流电池的关键原材料之一，占据非常重要的地位，根据全钒液流电池电堆结构的设计及正负极间电解液密封的必要性，双极板的边缘一般延伸到电极框的流道处，这样在漏电电流作用下就会发生化学反应，析出电解液颗粒，长此以往颗粒沉积就会堵塞流道，严重影响电池的正常运行。传统的解决办法是在双极板的流道口处贴一层塑料挡板，使双极板与电解液不发生接触；然而，塑料挡板的厚度一般在1mm以上，这无疑增加了电堆电极区的厚度，进而增大电池的极化内阻，最终影响电池性能。

发明内容

鉴于现有技术存在的弊端，本发明提供了一种使双极板表面边缘绝缘的方法，以有效解决背景技术中所提及的技术问题。

γ射线辐照交联聚合是指在γ射线的辐照下，体系中的单体受激发产生自由基而引发交联聚合反应得到所需的高聚物，该反应常温下即可进行，且具有能量高、反应速度快、安全、穿透力强等优点。

本发明所提供的是在碳塑复合板的表面通过γ射线辐照交联聚合一层含氟塑料薄膜，使其边缘部位具有绝缘性和化学惰性，在电堆组装中可以直接与电解液接触，减去传统塑料盖板占用的空间，达到既防止在流道处漏电电流作用下发生电化学反应析出电解液颗粒而堵塞流道的情况发生，又可实现进一步减薄电极，减小电池极化内阻，提高电池性能的目的。

一种使双极板表面边缘绝缘的方法及其应用，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将碳塑复合双极板的表面非电极区打磨粗糙，表面粗糙度Ra值在3.2～25范围；

S2：将含氟丙烯酸酯单体和热分解型引发剂混合后在惰性气体氛围下进行预聚合，形成预聚体；

S3：在预聚体溶液中加入二乙烯基笨，搅拌均匀，涂覆在双极板表面打磨区；

S4：在惰性气体保护下，利用γ射线辐照引发单体产生交联聚合反应，最终在双极板表面形成一层含氟塑料薄膜。

上述步骤中，S1将双极板表面打磨粗糙，是为了让双极板表面形成凹凸不平的沟壑，增加涂覆过程中预聚体与板的接触面积；另外，碳塑复合板在粗糙化过程会有较多的塑料成分裸露，在辐照聚合过程正好嵌入了新生成的含氟膜体内，使双极板与膜的结合更加牢固。打磨区粗糙度值的确定与所涂覆溶液的性质及碳塑复合板中塑料类型和含量有关，本发明所使用的涂覆液和双极板，如果粗糙度太小会导致板体塑料成分暴露不明显或涂覆液难以渗透，如果粗糙度太大又不能使双极板单位面积上的塑料成分暴露较多，且外露塑料纤维参差较大的难以掩盖，这两者均会减小双极板与膜的结合强度。

步骤S2中，所述的含氟丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸八氟戊酯中的一种；以上试剂均为小分子单体，常温下呈液态，便于混合与涂覆；热分解型引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈，本发明在实施过程中优选过氧化苯甲酰，并优选含氟丙烯酸酯单体与热分解型引发剂的摩尔比为400:1；预聚合的温度控制在75-85℃范围，时间为45min。